BEHAVIOR AND MODELING OF CFRP RETROFITTED SANDSTONE BLOCK MASONRY WALLS

Abstract

تعتبر الجدران الحجرية من أقدم العناصر الانشائية التي ظلت مستمرة حتى يومنا هاذا في جميع أنحاء العالم. معظمها منتشر في المناطق الأثرية البارزة كدليل عن ما انجزه اجدادنا خلال العصور القديمة. في الواقع، معظم المباني التاريخية القائمة شيدت من دون الأخذ بعين الاعتبار مخاطر الزلازل. لهذا لا تمتلك هذه المباني القدرة الكافية لتبديد الطاقة الناجمة من الحركة الاهتزازية للزلازل. من الواضح أن معظم المباني التراثية التي شيدت إلى أوائل القرن التاسع عشر هي مباني ذو هياكل بنائية غير مقواة(URM) . ونتيجة لذلك، ظهرت هناك رغبة ملحة في اتجاه تقوية وترميم هذه المباني لتحسين قدرتها على تحمل الاضرار الزلزالية المحتملة, وبالتالي الاحتفاظ بهذه المباني التراثية, انعكس ذلك من خلال العديد من الابحاث التي أجريت في هذا المجال. إستخدام CFRP (البوليمرات المقواة من ألياف الكربون) هي واحدة من التقنيات المستخدمة لتقوية هياكل URM. المملكة العربية السعودية تمتلك مزيجاً فريداً من المباني التاريخية التي شيدت باستخدام طوب من الحجر الرملي. رغم ذلك، الابحاث التي اجريت في مجال تعزيز وتقوية الهياكل البنائية المبنية من هذا النوع من الحجر باستخدام CFRP نادرة إلى حد ما، مما دفع بنا الى تقديم هذا المشروع البحثي في استخدام CFRP كتقنية تعزيز وتقوية من أجل تجنب احتمال حدوث اضرار جسيمة لهذه المباني التي تمثل ارث تاريخي للمجتمع السعودي في حال وقوع حدث زلزالي لاسمح الله. في هذا المشروع البحثي , تم تنفيذ دراسة مختبرية وتحليلية وذلك لفهم سلوك الجدار المعزز المبني من الحجر الرملي عندما يتعرض لتحميل دوري. التجارب المعملية التي تم تنفيذها في مختبر المنشآت الثقيلة في جامعة الملك فهد للبترول والمعادن (KFUPM), اشتملت على فحص واختبار ثلاثة عينات من الجدران المبنية من الحجر الرملي بحيث أن كل عينة تم تحميلها محورياً ومن ثم جانبيأ. أحد هذه العينات غير مقواة (بحالتها الطبيعية) بينما بقية العينات مقواة ومعززة بالياف الكربون CFRP بتركيبات مختلفة. القوة وتبديد الطاقة وانماط الشقوق والصدوع وانواع انهيار الجدران وأداء الجدران المعززة بتركيبات مختلفة لCFRP. كل هذه الخصائص تم دراستها والبحث فيها استناداً على نتائج التجارب المعملية على عينات الجدران. في جانب الدراسة التحليلية العددية، تنفيذ طريقة العناصر المتناهية باستخدام برنامج ABAQUS من أجل الحصول على معرفة شاملة عن سلوك الجدران المبنية من الحجر الرملي معززة بتركيبات مختلفة لCFRPعندما تتعرض لأحمال دورية محاكية للواقع. ثبت من خلال هذه الدراسة البحثية أن CFRP يعتبر خيار موثوق وفعال في إعادة تأهيل وتقوية جدران البناء. أيضاً أسفرت هذه الدراسة البحثية عن تطابق جيد بين نتائج الدراسة التحليلية العددية FEM ونتائج التجارب المعملية مؤكدةً أن FEM يمكن استخدامه كطريقة فعالة للتنبؤ بسلوك هياكل البناء سواء كانت معززة او غير معززة تحت تأثير الحمل الزلزالي المحاكي للواقع.